《Biological Control》：Ecological drivers of entomopathogenic nematode assemblages in Northeast China and their implications for biocontrol of
Holotrichia dionphalia
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本研究为应对依赖化学农药防治东北大黑鳃金龟（Holotrichia dionphalia）的困境，探讨了辽宁地区本土昆虫病原线虫（EPN）的生态分布与生物防治潜力。通过对291份土壤样品的调查，揭示了植被与海拔是塑造EPN群落结构的主要驱动力，并筛选出本地菌株Steinernema populi与S. longicaudum对靶标害虫幼虫具有高致病力。该研究为开发适应东北地区生态环境的区域性生防策略提供了关键的科学依据和候选资源。
在东北的农田下，一场不为人知的“战争”正悄然进行。玉米、大豆、花生的根系正被一种名为东北大黑鳃金龟（Holotrichia dionphalia）的地下害虫啃食，造成严重的农业损失。长期以来，农民依赖化学杀虫剂来控制这类“蛴螬”，但这带来了非靶标生物危害、土壤健康受损等环境风险。有没有一种更绿色、更可持续的防治方法？自然界中潜藏着强大的盟友——昆虫病原线虫（Entomopathogenic nematodes, EPNs）。它们是线虫界的“致命刺客”，能够主动寻找并感染土壤中的害虫幼虫，是理想的生物防治剂。然而，一个关键问题在于：外来的EPN“援军”可能水土不服，效果不稳定。那么，本地土壤中是否就存在着适应本地环境、能高效对付东北大黑鳃金龟的“土著精锐”呢？它们又喜欢生活在什么样的环境中？为了解答这些问题，由田成立、Rubén Blanco-Pérez、朱峰、郑方亮、陈帅民、隋鹏翔、吴海燕、李丽梅、朱春雨组成的研究团队，在辽宁省展开了一次大规模的“土壤寻宝”与生态调查，旨在摸清本土EPN的“家底”，查明影响它们分布的“环境密码”，并从中筛选出对抗东北大黑鳃金龟的“王牌杀手”。相关研究成果发表在《Biological Control》上。
为了完成这项研究，作者团队运用了几个关键技术方法。首先，是广泛的生态采样与鉴定：研究于2023年和2024年秋季，在辽宁省选取了涵盖森林、城市绿地、农田和果园的8个代表性地点，采集了291份土壤样品，以捕捉环境梯度变化。其次，是经典的EPN分离与培养技术：采用昆虫诱饵法，利用大蜡螟（Galleria mellonella）幼虫作为“诱饵”，从土壤中分离活的EPN感染期幼虫（IJs），并通过柯赫氏法则验证其致病性。第三，是分子系统发育分析：对分离到的EPN进行DNA提取，扩增其核糖体DNA的内转录间隔区（ITS）和28S rDNA的D2-D3扩展区段，通过构建系统发育树进行物种鉴定。第四，是靶标害虫的毒力生物测定：在实验室条件下，评估了所有28个EPN分离株对东北大黑鳃金龟三龄幼虫的致病力，并对筛选出的高毒力分离株进行了剂量-效应测定，计算了半数致死浓度（LC50）等关键参数。最后，是综合性的数据统计分析：运用广义线性模型、冗余分析等多种统计方法，深入分析了植被、海拔、土壤质地、pH、有机质、全氮等多种环境因子与EPN分布之间的关系。
物种鉴定与系统发育分析
通过对291份土壤样品的分析，共获得28个EPN分离株，总体检出率为9.62%。分子鉴定将其归为2个属8个物种，包括斯氏线虫属（Steinernema）的6个物种和异小杆线虫属（Heterorhabditis）的2个物种。其中，S. feltiae和H. megidis是优势物种。值得注意的是，S. populi为辽宁省新记录种，扩展了其已知地理分布。
分布格局与环境驱动因素
研究揭示了EPN群落结构主要受植被和海拔驱动，土壤理化性质则扮演了次要的、物种选择性的过滤角色。
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地理变异：平原地区检出率最高（11.9%），山区物种最丰富，沿海地区检出率和多样性均最低。
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生境类型与植被结构：森林生境的EPN检出率（11.8%）和物种丰富度最高，是S. populi等物种的唯一栖息地；城市绿地次之。乔木植被是EPN的主要储库，灌木植被次之，草本和作物系统的检出率很低。
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海拔模式：海拔对EPN检出有显著影响。中海拔地区（100-300米）的阳性样品数和物种多样性最高，拥有S. longicaudum和S. populi等关键物种。低海拔地区（<100米）以S. feltiae为主，而高海拔地区（>500米）仅发现S. xinbinense和S. monticolum。
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土壤理化性质：EPN仅在壤土和砂壤土中被检出。偏酸性土壤（pH <6.5）的检出率最高。S. feltiae对pH耐受范围最广。
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多变量环境驱动：冗余分析表明，土壤pH、海拔、经度、土壤有机质（SOM）和全氮（TN）共同解释了EPN群落组成变异的35.8%。不同类群表现出明显的生态分化，例如S. populi、S. xinbinense等物种与SOM、TN、海拔正相关，而S. feltiae则与pH强相关。
线虫毒力筛选
在200 IJs/幼虫的剂量下，对28个本地EPN分离株进行了毒力测定。结果显示，S. populi分离株LN151和LN156，以及S. longicaudum分离株LN253和LN15的致病力超过了用作阳性对照的商业S. feltiae菌株。其中，两个S. populi分离株在7天时死亡率就超过50%，表现出更快的杀灭速度。
对东北大黑鳃金龟的剂量-效应毒力
对上述四个高毒力分离株进行的剂量-效应测定进一步确认了S. populi的优越性。在14天时，即使在中等剂量（200 IJs/幼虫）下，S. populi分离株的死亡率（60.0%-63.3%）也高于S. longicaudum分离株（48.3%-51.7%）。在高剂量（800 IJs/幼虫）下，S. populi LN151和LN156分别造成了91.7%和85.0%的死亡率。毒力回归分析表明，S. populi的LC50值（LN151: 147.9 IJs/幼虫；LN156: 178.0 IJs/幼虫）低于S. longicaudum，表明其效能更高。
综上所述，本研究系统阐明了辽宁省本土昆虫病原线虫群落的生态驱动机制，并成功筛选出对重要地下害虫东北大黑鳃金龟具有高致病力的本地菌株。研究结论可归纳为以下几点：首先，植被结构和海拔是塑造该地区EPN群落分布格局的主要环境过滤器，而土壤质地、pH、有机质和养分等理化性质则起到物种选择性过滤的次要作用，共同导致了不同EPN类群间清晰的生态位分化。其次，在众多本地EPN资源中，新记录种S. populi和中生性物种S. longicaudum脱颖而出，它们对靶标害虫幼虫表现出显著高于常见商业菌株S. feltiae的毒力，尤其是S. populi，在实验室条件下展现了快速且高效的杀灭能力。最后，研究强调了一种整合生态学与生物防治的“生态匹配”策略的重要性：最具应用潜力的生防候选者（如S. populi）往往与其自然环境（中海拔森林土壤）存在特定的生态关联，这种本地适应性可能预示着其在田间环境下更好的定殖与控害潜力。这项工作不仅扩展了对中国东北地区EPN生物多样性与分布规律的认识，更重要的是，它将生态格局与生物防治功能直接联系起来，为开发基于本地优势菌种、针对区域特色害虫的精准生物防治方案提供了坚实的科学依据和宝贵的种质资源，对推动农业绿色防控和可持续发展具有重要意义。
